(57)【要約】【課題】窒素やリンなどの栄養塩類を含む排水を浄化するのに好適な排水の処理方法及び装置に関し、高分子凝集剤を用いる排水処理装置において、窒素やリンなどを効果的に除去及び回収可能にする方法及び装置を得る。【解決手段】排水処理に高分子凝集剤（例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄、有機系高分子凝集剤等）を用いる排水処理方法及び排水処理装置において、使用する高分子凝集剤１を、当該高分子凝集剤は通過不能でかつ当該高分子凝集剤により除去する対象物（例えば窒素成分やリン成分）は通過可能な透過膜２で形成された袋、チューブないし容器に、当該高分子凝集剤１を封入して用いる。排水中に存在する固形物（汚泥等）は透過膜を透過することができず、高分子凝集剤に接触しないので、汚泥が増加することはない。窒素成分やリン成分は、透過膜を通過して高分子凝集剤に吸着又は凝集して沈殿物を生成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子凝集剤（１）を用いて排水（５）中の除去対象物（４）を除去する排水処理方法において、当該高分子凝集剤を、当該高分子凝集剤による除去対象物が通過可能でかつ当該高分子凝集剤それ自体は通過不能な透過膜（２）に封入して用いることを特徴とする、排水処理方法。
【請求項２】
前記除去対象物が窒素化合物ないしリン化合物である、請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
分子量分画によって高分子凝集剤の通過を遮断する透過膜を用いる、請求項１又は２記載の排水処理方法。
【請求項４】
高分子凝集剤が常温常圧環境下で液体の高分子凝集剤である、請求項１、２又は３記載の排水処理方法。
【請求項５】
高分子凝集剤（１）を用いて排水（５）中の除去対象物（４）を除去する処理槽（６ａ，６ｂ）を備えた排水処理装置において、当該処理槽に、前記高分子凝集剤による除去対象物が通過可能でかつ当該高分子凝集剤それ自体は通過不能な透過膜（２）に当該高分子凝集剤を封入した封入体（３）が挿入されていることを特徴とする、排水処理装置。
【請求項６】
ＢＯＤを除去する排水処理槽（６）からの放流水を一時的に貯留するタンク（７）を備え、当該タンクに、前記放流水中に残存する窒素化合物ないしリン化合物（４）が通過可能でかつ当該窒素化合物ないしリン化合物を除去するのに用いる高分子凝集剤（１）は通過不能な透過膜に当該高分子凝集剤を封入した封入体（３）が挿入されていることを特徴とする、排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水の処理方法および排水処理装置に関するもので、特に窒素やリンなどの栄養塩類を含む排水を浄化することのできる、排水の処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、我が国の河川、湖沼、あるいは内湾などで富栄養化が大きな社会問題となっている。富栄養化とは、有機炭素源、窒素やリンなどの栄養塩類によって、河川、湖沼あるいは内湾などが過度の栄養状態となり、植物性プランクトンが異常増殖し、そのため水中の酸素不足となり、魚介類などが死滅し、水底に有機汚泥が生成されることである。また最近では富栄養化によって増殖するアオコによって、猛毒のミクロキスチンの発生などが問題となってきている。富栄養化を防止するためには、各家庭あるいは工場から排出される汚水を処理する排水処理装置において、有機炭素源、窒素、リンを有効に除去することが必要である。
【０００３】
その中でも特に窒素やリンは、現在最も普及している有機炭素のみを除去する、いわゆるＢＯＤ除去型の排水処理装置では除去することができないため、窒素やリンを有効に除去することが、これからの排水処理技術の大きな課題であると言える。
【０００４】
一般に窒素を除去するためには、活性汚泥や生物膜と呼ばれる、微生物を利用した生物的な硝化脱窒法が用いられている。一方、リンの除去に関しては、凝集沈殿法、晶析脱リン法、Ａ２Ｏ法、ＭＡＰ法あるいはジルコニウム化合物等を用いた吸着脱リン法などの方法が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−１４４１４２号公報
【特許文献２】
特開２００３−１４５１３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらの窒素やリンを除去する各手段のうち、凝集沈殿法は、一般に多く使用されている方法である。この凝集沈殿法は、反応槽ないし撹拌槽に高分子凝集剤を添加することにより、窒素成分やリン成分を凝集させ、高分子あるいはフロックの形成により、沈殿物の生成を促す。この作用によって生じた沈殿物は、沈殿分離除去法により容易に回収することが可能となる。
【０００７】
しかし、この凝集沈殿法には、次のような弊害が生じる可能性がある。
（１）反応槽ないし撹拌槽に高分子凝集剤を添加することにより、当該槽に存在している窒素やリン以外の浮遊固形物（例えば汚泥等）も同時に沈殿しやすくなる。これは高分子凝集剤に選択性がないため、除去対象となっていない汚泥等も高分子凝集剤により高分子化ないしフロック化し、沈殿しやすくなることに由来する。その結果、汚泥量の増加を招くことになる。
（２）リンは有限でかつ有用の貴重な資源としての元素であるため、回収して再利用することが望ましい。凝集沈殿法では、リン成分と共に汚泥等が沈殿するため、その回収作業が高度複雑化する。
（３）一般に用いられる高分子凝集剤にはアルミニウムや鉄などを含むものがあり、処理水の着色や金属塩による被害をもたらすことがある。
（４）高分子凝集剤を添加するための高分子凝集剤注入ポンプ等が別途必要となり、処理装置のイニシャルコストやランニングコスト等の経済的負担が増大する。
【０００８】
本発明は、上記従来手段の問題点を解決して、高分子凝集剤を用いる排水処理装置において、窒素やリンなどを効果的に除去及び回収可能にする方法及び装置を得ることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明では、排水処理に高分子凝集剤（例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄、有機系高分子凝集剤等）を用いる排水処理方法及び排水処理装置において、使用する高分子凝集剤１を、当該高分子凝集剤は通過不能でかつ当該高分子凝集剤により除去する対象物（例えば窒素成分やリン成分）は通過可能な透過膜２で形成された袋、チューブないし容器に、当該高分子凝集剤１を封入して用いることにより、上記課題を解決している。
【００１０】
すなわち本願の発明に係る排水処理方法は、高分子凝集剤１を用いて排水５中の除去対象物４を除去する排水処理方法において、当該高分子凝集剤を、当該高分子凝集剤による除去対象物が通過可能でかつ当該高分子凝集剤それ自体は通過不能な透過膜２に封入して用いることを特徴とする、排水処理方法である。
【００１１】
上記の排水処理方法は、請求項２に記載のように、除去対象物が窒素化合物ないしリン化合物である場合に特に有効であり、また、請求項３、４に記載のように、分子量分画によって高分子凝集剤の通過を遮断する透過膜を用い、高分子凝集剤として常温常圧環境下で液体の高分子凝集剤を用いるのが好ましい。
【００１２】
本願請求項５の発明に係る排水処理装置は、高分子凝集剤１を用いて排水５中の除去対象物４を除去する処理槽６ａ、６ｂを備えた排水処理装置において、当該処理槽に、前記高分子凝集剤による除去対象物が通過可能でかつ当該高分子凝集剤それ自体は通過不能な透過膜２に当該高分子凝集剤を封入した封入体３が挿入されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また本願請求項６の発明に係る排水処理装置は、ＢＯＤを除去する排水処理槽６からの放流水を一時的に貯留するタンク７を備え、当該タンクに、前記放流水中に残存する窒素化合物ないしリン化合物４が通過可能でかつ当該窒素化合物ないしリン化合物を除去するのに用いる高分子凝集剤１は通過不能な透過膜に当該高分子凝集剤を封入した封入体３が挿入されていることを特徴とするものである。
【００１４】
高分子凝集剤１は、高分子であるが故に分子量が大きく、その粒子径ないし分子サイズが大きいという特長を有しており、この粒子径ないし分子サイズの差を利用して、除去対象物が通過可能な透過膜２で高分子凝集剤の流出を物理的に防ぐことが可能である。
【００１５】
本発明により、従来の排水処理に高分子凝集剤を用いる際の問題であった、処理水の着色や金属塩による被害等を直接的に防ぐことができる。また、一般に用いられる高分子凝集剤は排水中に存在する固形物（汚泥等）よりも粒子径ないし分子サイズが小さいため、これらの固形物は、高分子凝集剤を封入した透過膜を透過することができない。従って、この高分子凝集剤が固形物（汚泥等）と直接的に接触する機会はなく、そのため、汚泥が増加することはない。
【００１６】
透過膜を通過することのできる窒素成分やリン成分は、透過膜内の高分子凝集剤と接触することが可能で、高分子凝集剤と接触した窒素成分やリン成分は、透過膜内で高分子凝集剤に吸着又は凝集して沈殿物を生成する。この作用により、透過膜内に窒素成分やリン成分が固定化されることになり、回収作業も容易となる。
【００１７】
封入体３を排水処理装置の処理槽６ａ、６ｂ、７に留め置く手段としては、封入体を挿入した槽の流出口にスクリーンを設ける構造、封入体を細長いチューブ状ないしウィンナソーセージ状にしてその一端を槽に係止する構造、ネットや格子容器内に封入体を保持する構造などを採用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を例を挙げて説明する。図１は、高分子凝集剤１を透過膜２で封入した模式図である。この例では、高分子凝集剤としては、ポリ硫酸第２鉄（［Ｆｅ２（ＯＨ）ｎ（ＳＯ４）３−ｎ／２］ｍ。ここで、ｎ＝０，２又は４、ｍは任意の自然数である。以下、「ＰＦｅＳ」と言う。）を用いている。ＰＦｅＳは、図１に示した構造式で表され、その最低分子量は２２０である。この高分子凝集剤１を分子量２００で透過を遮断できる透過膜２で形成した袋ないし容器３に封入している。この封入により、透過膜内のＰＦｅＳは外部に流出しないことになる。
【００１９】
排水内に典型的なリン成分として存在しているオルトリン酸の分子量は、ＨＰＯ４２−の分子量が９６、Ｈ２ＰＯ４−の分子量が９７、Ｈ３ＰＯ４の分子量が９８で、９６〜９８の範囲にあり、これらは分子量２００で透過を遮断する透過膜２を透過可能である。
【００２０】
図２に模式的に示すように、オルトリン酸４が含まれた排水５が流入する処理槽６に、図１で説明した透過膜２に封入した高分子凝集剤１を挿入しておくと、オルトリン酸４は透過膜２を透過し、ＰＦｅＳ１と接触する。ＰＦｅＳ１と接触したオルトリン酸４は、吸着して分子量が２００以上となり、透過膜２を通過できなくなるため、透過膜２内に固定化される。従って、排水５中のオルトリン酸４を除去することが可能となる。また、排水５中の固形物や汚泥は、この透過膜２を通過できないため、これらが凝集して生物処理され難くなることに起因する汚泥の増加等の弊害は生じない。更に、封入された高分子凝集剤１を透過膜２ごと取り出すことは容易で、これにより排水中のリン成分の回収が可能である。
【００２１】
回収した高分子凝集剤からリン成分を分離させる方法として、ｐＨを低下させる等の方法が考えられる。
【００２２】
この発明の方法によれば、高分子凝集剤が液体であっても、透過膜２に封入することが可能である。透過膜２内の高分子凝集剤が液体である場合は、高分子凝集剤が固体である場合よりも、オルトリン酸と高分子凝集剤との接触回数が飛躍的に増大し、従って、排水中の除去対象物ないし回収対象物の収集効率が飛躍的に向上する。
【００２３】
次に、本発明の排水処理装置の例を説明する。図３〜５は従来公知の構造の排水処理装置に本発明を適用した例を示している。図３、４中、上流側の槽６ａは嫌気槽、下流側の槽６ｂは好気槽である。また図５においては、上流側が嫌気槽６ａ、下流側が好気槽６ｂであることは同じであるが、好気槽６ｂの下流側に、流出水を貯留するタンク７が設けられている。
【００２４】
一般的な排水処理装置は、嫌気槽６ａにおいて排水中の固形物を除去すると共に、汚泥の貯留を行う。嫌気槽６ａに存在する微生物の働きにより、有機性炭素を浄化していく。一方、好気槽６ｂ、散気管８からの空気９の注入によるばっ気を行い、好気槽６ｂに存在する微生物の働きにより、排水中の有機性炭素を浄化していく。
【００２５】
これらの排水処理装置の槽内に透過膜で高分子凝集剤を封入した封入体３を挿入することにより、当該槽で窒素成分やリン成分を除去することが可能になる。その具体的構成として、図３に示すような好気槽６ｂに挿入する構成や、図４に示すような嫌気槽６ａに挿入する構成が考えられる。図３の例では、封入体３を長いウィンナソーセージ状にして、その上端を排水処理装置の天井に設けられている開閉蓋の内側面に係止する構造とし、封入体３の挿入や回収を容易にしている。また、図４の例では、嫌気槽６ａと好気槽６ｂとの間に設けられているスクリーン１１により、封入体３が嫌気槽６ａから流出するのを防止している。
【００２６】
また、図５に示すような従来の排水処理装置から流出した処理水を封入体３を挿入したタンク７を通過させる構造とすることにより、既設の排水処理装置に対しても、本発明は適用が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、排水処理において、一般に多く用いられている高分子凝集剤を、当該高分子凝集剤による除去対象物が通過可能で、当該高分子凝集剤及び当該高分子凝集剤に接触した除去対象物は通過不能な透過膜に封入して用いている。その結果、いわゆる凝集沈殿法で従来問題となっていた各種の問題点を克服することが可能となった。
【００２８】
さらに、本発明の排水処理装置ないし排水処理方法は、ＢＯＤのみを除去する既存の排水処理装置に付加的に適用することが可能であり、その結果、ＢＯＤのみを除去する排水処理装置を窒素やリンも同時に除去できる高度処理型の排水処理装置に変更することが可能となる。
【００２９】
本発明に使用している高分子凝集剤や透過膜は、一般に用いられているものであり、環境衛生上も全く支障がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過膜に高分子凝集剤を封入した封入体を示す模式図
【図２】処理槽に図１の封入体を挿入して対象物を除去する模式図
【図３】好気槽に図１の封入体を挿入した排水浄化装置を示す模式図
【図４】嫌気槽に図１の封入体を挿入した排水浄化装置を示す模式図
【図５】放流水を一時貯留するタンクに図１の封入体を挿入した排水浄化装置を示す模式図
【符号の説明】
１  高分子凝集剤
２  透過膜
３  封入体
４  オルトリン酸
５  排水
６ａ  嫌気槽
６ｂ  好気槽
７  タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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